Autoklaven für Lebensmittel

Messungen der Temperaturverteilung innerhalb der Lebensmittelautoklaven

Wir führen Messungen an industriellen Autoklaven durch, die für die thermische Behandlung von Lebensmitteln eingesetzt werden (Pasteurisierung, Sterilisation). Wir führen Messungen in vielen Autoklaven-Typen durch, die in der Lebensmittelbranche weit verbreitet sind: in Wasser-Kaskadenautoklaven, in Dampf-Luft-Autoklaven und in Tauchautoklaven.

Im Rahmen der Autoklavenvalidierung:

• führen wir Messungen der Temperaturverteilung innerhalb der Autoklavenkammer durch,
• führen wir Messungen des Drucks innerhalb der Autoklavenkammer durch.

Die Messungen führen wir in ganz Deutschland durch.
Kontakt: labor@mqv-lab.de

Vorgehensweise bei der Validierung von Autoklaven

Planung
der Tests

Festlegung, welche Autoklaven validiert werden müssen und welches Produkt (in welcher Verpackungsart und -größe) während der Tests im Autoklaven enthalten sein sollte.

Drahtlose
Temperaturdatenlogger

Während der Validierung setzen wir drahtlose Temperaturdatenlogger ein. Dies ermöglicht ein einfaches Platzieren der Logger zwischen den Produktverpackungen und verhindert Störungen beim Beladen der Wagen mit Produkt.

Messungen mit festgelegter Wiederholungsanzahl

Die Validierungsmessungen führen wir in der zuvor vereinbarten Anzahl von Wiederholungen durch
(typischerweise 2 oder 3 Messreihen).

Zweisprachiger
Bericht

Wir erstellen den Bericht in einer zweisprachigen Version: Deutsch–Englisch. Er ist bereit zur Vorlage bei der US FDA oder zur Präsentation für Ihre internationalen Kunden.

Autoklaven in der Lebensmittelindustrie

Auf dem Markt sind verschiedene Arten von Autoklaven erhältlich. Die Unterschiede umfassen: vertikal oder horizontal, Anzahl der Türen, Heizmedium und Verwendung von Autoklavenkörben. Vertikale Autoklaven eignen sich hauptsächlich für kleinere Betriebe. Horizontale Typen haben größere Volumina und können über vollständig mechanisierte Behälterhandhabung verfügen. Die gängigen horizontalen Typen können für statischen oder rotierenden Betrieb ausgelegt werden.

Dampf/Luft-Autoklaven

Diese Retorten verwenden eine Mischung aus Dampf und Luft als Wärmeübertragungsmedium. Temperatur und Druck werden unabhängig voneinander gesteuert. Der Dampfeinlass sollte über die gesamte Länge der Retorte verlaufen, mit einer Reihe von Düsen, die so dimensioniert und angeordnet sind, dass eine gleichmäßige Dampfverteilung gewährleistet wird. Ein Ventilator zur Zirkulation der Dampf/Luft-Mischung muss installiert werden, um die optimale Wärmeübertragungsrate sicherzustellen und eine gleichmäßige Temperaturverteilung ohne Kältezonen zu gewährleisten. In Bezug auf Sicherheit und/oder kommerzielle Sterilität (Unterverarbeitung) sollten die Retortentemperaturen gleichmäßig sein und die kältere Zone des Autoklaven muss identifiziert werden (Temperaturkartierung).

Kondenswasser muss während des Sterilisationszyklus durch ein automatisches Ventil, das von einer Füllstandssonde ausgelöst wird, vom Boden dieser Retorten entfernt werden, um eine Unterverarbeitung der Dosen/Gläser in den unteren Schichten der Körbe zu verhindern. Kondenswasser sollte auch aus Rohrleitungen und Wärmetauschern entfernt und kann zum Dampfsystem zurückgeführt werden. Siebe sollten im System zur Verteilung des Heizmediums installiert werden, um Wärmetauscher, Pumpen, Regelventile, Kondensatableiter usw. vor Beschädigung oder Verstopfung zu schützen.

Die Kühlung ist ein wichtiger Teil des Prozesses aufgrund ihrer Auswirkung auf die Zykluszeit, Produktqualität und des (geringen) Beitrags zur Prozesslethalität. Die Kühlung kann mit Umgebungs- (z.B. 8 – 15°C) oder gekühltem Wasser erfolgen. Dies kann in der Retortenkammer als Spray durch Verteilrohre und einen Bodenauslass verteilt werden (rezirkuliert durch einen Wärmetauscher oder direkt in den Abfall geleitet; in einigen Retorten wird der Ventilator betrieben, um die Wasserverteilung zu verbessern) oder von einem einzigen Einlass (Wasser zum Füllen der Kammer verwendet und dann entweder rezirkuliert oder abgelassen). Die verwendete Methode muss eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums gewährleisten und das Produkt kann während der Kühlung statisch oder rotiert werden. Die Hygiene des Zirkulationssystems muss gewährleistet sein und das Kühlwasser sollte eine restliche Desinfektionswirkung enthalten.

Das Druckkontrollsystem sollte den Betrieb sowohl der Lufteinlass- als auch der Dampf/Luft-Auslassventile steuern. Kontrolle des Überdrucks, der das Behältervolumen aufrechterhält und den Innendruck (erzeugt durch Gas und Dampf) bei einem leichten Überdruck (>0,5 bar) ausgleicht. Besondere Aufmerksamkeit sollte der Verhinderung eines Innendruckabfalls zu Beginn der Kühlphase gewidmet werden. Eine effektive Kontrolle des Überdrucks während der Kühlung ist wesentlich, um Packungsverformung, Verschlussentlüftung oder Siegeldurchschnitt zu verhindern. Eine kontinuierliche Aufzeichnung des Retortendrucks muss besonders für flexible Verpackungen geführt werden.

Rückhaltesysteme müssen so konstruiert sein, dass sie den ungehinderten Fluss von Dampf und Kühlwasser über die Packungsoberfläche oder zu anderen leitenden Oberflächen ermöglichen. Retortenkörbe sollten offene Seiten haben, um die Bewegung von Dampf zu den Behältern und das Ablaufen von Kondensat zu ermöglichen. Ein offener Raum von ca. 10-20mm zwischen den Schichten im Korb ist entscheidend, um eine freie Dampfzirkulation zu allen Packungen zu ermöglichen. Eine Überladung der Körbe mit Produkt (z.B. durch Aufsetzen einer Produktschicht oder einer anderen Produktschicht auf ein gegebenes Korbtablett) kann einen stark negativen Einfluss auf die Heizeffektivität haben. Diese Art von Autoklav kann eine gute Lösung besonders für flache Verpackungsformate sein, die horizontal auf den Korbtabletts liegen (Beutel, Kunststoffbehälter).

Wasserkaskaden-Autoklaven

Eine Wasserkaskaden-Retorte ist definiert als eine, bei der eine kleine Menge Prozesswasser vom Boden der Retorte durch eine Hochleistungspumpe entnommen und durch Metallplatten oder Verteiler im oberen Teil der Retorte verteilt wird. Dieses Prozesswasser fällt kaskadenförmig über die Retortenkassetten, Käfige oder Gestelle in einer Regenwasser- oder „Dusch“-Art herab, passiert dabei die Produktbehälter auf dem Weg zurück zum Boden der Retorte, wo es durch das Heiz- und Verteilsystem rezirkuliert wird. Prozesswasser kann mit einer oder mehreren direkten oder indirekten Heizmethoden erhitzt werden, einschließlich Wärmetauschern, direkter Dampfeinspritzung oder über Dampfverteilrohre oder -verteiler.

Diese Retorten verwenden ein geringes Volumen überhitzten Wassers, das kaskadiert oder mit hoher Durchflussrate durch speziell entwickelte Duschköpfe oder gelochte Platten zirkuliert wird, um Behälter zu sterilisieren. Es ist wesentlich, dass der Wasserfluss durch den Duschkopf oder die Lochplatten ungehindert und gleichmäßig bleibt, da dies einen großen Einfluss auf die Wärmeübertragung hat; und das Ausmaß dieses Effekts hängt vom Heizmedium ab. Der Fluss des Heizmediums sollte gemessen werden, vorzugsweise am Einlass und Auslass zum Heizbereich unter Verwendung eines Doppelsensorsystems. Die Konstruktion des Bereichs um den Saugeinlass der Zirkulationspumpe sollte verhindern, dass dieser durch Schmutz, gefallene oder beschädigte Behälter blockiert wird. Ein Filter oder Sieb sollte vor der Zirkulationspumpe installiert und regelmäßig gewartet werden; ein Alarm sollte installiert werden, um anzuzeigen, ob der Einlass blockiert ist.

Der MTI und die Messsonde des Temperatur/Zeit-Recorders sollten sich im Wasserfluss auf der Auslassseite des Gefäßes oder im Rücklaufrohr zum Wärmetauscher befinden. Wo die Heizung und Kühlung indirekt ist, sollte die Messsonde für den Temperaturregler unmittelbar nach dem Wärmetauscher platziert werden. Wenn Wartungsarbeiten die Demontage von Rohrleitungen usw. beinhalten, muss darauf geachtet werden, alle Lochplatten, Düsen und Sensoren in der korrekten Position wieder zu montieren.

Temperatur und Druck werden unabhängig voneinander gesteuert und Überdruck wird durch Druckluft angewendet, um sicherzustellen, dass das Wasser bei der Verarbeitungstemperatur flüssig bleibt. Druckluft sollte auch verwendet werden, um Überdruck (z.B. Minimierung des Druckunterschieds über den Verschluss) zu Beginn und während der Kühlung aufrechtzuerhalten, wenn der Dampfdruck infolge der Kühlung zusammenbricht.

Ein Wassersprüh-Autoklav ist definiert als einer, bei dem eine kontrollierte Menge Prozesswasser vom Boden der Retorte durch eine Hochleistungspumpe entnommen und durch Sprühdüsen verteilt wird, die entlang der Oberseite und Seiten der Retorte angeordnet sind. Dieses Prozesswasser wird über die Retortenkassetten, Käfige oder Gestelle in einer Hochdruck-„Nebel“-Art gesprüht, passiert dabei die Produktbehälter auf dem Weg zurück zum Boden der Retorte, wo es durch das Heiz- und Verteilsystem rezirkuliert wird. Prozesswasser kann mit einer oder mehreren direkten oder indirekten Heizmethoden erhitzt werden, einschließlich Wärmetauschern, direkter Dampfeinspritzung oder Dampfverteilrohren oder -verteilern.

Wasserkaskaden- und Wassersprüh-Autoklaven werden häufig von Lebensmittelverarbeitern verwendet – sie sind eine universelle Lösung für eine breite Palette von Lebensmittelbehältertypen.

Vollständige Wassertauch-Autoklaven

Eine Wassertauch-Retorte ist definiert als eine, bei der Prozesswasser manchmal in einem separaten Gefäß erhitzt wird und sobald das Prozesswasser die gewünschte Verarbeitungstemperatur erreicht, in das Verarbeitungsgefäß eingelassen wird. Wasser wird während der Verarbeitung rezirkuliert. Lebensmittelbehälter sind jederzeit von mindestens 10cm Wasser bedeckt.

Diese Retorten verwenden überhitztes Wasser als Wärmeübertragungsmedium und bestehen typischerweise aus zwei verbundenen Druckgefäßen. Temperatur und Druck werden unabhängig voneinander gesteuert und Überdruck wird durch Druckluft angewendet, um sicherzustellen, dass das Wasser bei der Verarbeitungstemperatur flüssig bleibt. Produktpackungen sind während der Sterilisation vollständig in Wasser eingetaucht und dieses wird durch eine Pumpe zirkuliert. Das obere Gefäß dient der Vorheizung und Wärmerückgewinnung und das untere Gefäß wird für die Sterilisation verwendet. Wasser kann durch Dampf im oberen Gefäß vorgeheizt werden. Während der Sterilisation kann auch Dampf in das Zirkulationssystem des unteren Gefäßes eingeführt werden, um dessen Temperatur aufrechtzuerhalten. Der Füllstand muss während der Aufheizzeit, Verarbeitung und Kühlung kontrolliert werden, damit die Behälter vollständig von Prozesswasser bedeckt sind.

Überdruck wird verwendet, um die Verformung von Behältern aufgrund von Kopfraum- und Produktausdehnung zu kontrollieren. Bei einer vakuumverschlossenen Packung ist die Gasausdehnung weniger wichtig, aber das Vakuum muss kontrolliert werden. Dies wird normalerweise mit einem unabhängigen Dampfkissen erreicht, das auf die Wasseroberfläche im oberen Gefäß wirkt. Eine kontinuierliche Aufzeichnung des Retortendrucks sollte geführt werden.

Wo Kisten, Rahmen oder Trennwände (zwischen Packungsschichten in einem Korb) verwendet werden, um Packungen während des Retortenzyklus zu halten, sollten sie so konstruiert sein, dass sie eine ungehinderte Wasserzirkulation ermöglichen und sicherstellen, dass die Temperaturverteilung in der gesamten Retorte innerhalb der Spezifikation liegt. Wo überhitztes oder Kühlwasser lokal eingeführt wird, sollten hohe oder niedrige Temperaturen um die Packungen im Einlassbereich verhindert werden. Wo hohe Wasserpumpgeschwindigkeiten verwendet werden, um Turbulenz zu erzeugen, sollten die Auswirkungen auf den thermischen Pfad in flexiblen Packungen überprüft und die Wirksamkeit des Rückhaltesystems validiert werden.

Da Lebensmittelpackungen vollständig in Wasser eingetaucht sind, kann dies ein etwas höheres Risiko für eine Nachprozess-Kontamination darstellen (z.B. zu Beginn der Kühlphase aufgrund von Mikroleckagen der Lebensmittelbehälter) als bei Nicht-Wassertauch-Autoklaven.